Transcript Chap 6B - TP n°8 - Correction

TS - Spécialité Physique
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TP de Sciences Physiques nÀ8 : correction
Thème n°2 : son et musique / Mots clés : son et architecture
I-
Analyse des documents proposés
1/
Donne la définition de la durée de réverbération d’une salle.
La « réverbération » est la persistance d’un son dans un espace clos (ou semi clos) après interruption brusque
de la source sonore. La « durée de réverbération » d’une salle est la durée nécessaire pour que le niveau
sonore, émis par une source, baisse de 60 dB lorsque la source arrête d’émettre. On note cette durée tR60.
2/
Quelle est la différence entre la réverbération et l’écho ?
La réverbération a pour conséquence qu’un son reçu dure plus longtemps que le son émis, du fait que les
ondes reçues ont suivi différents chemins de différentes longueurs entre l’émetteur et le récepteur.
L’ensemble des sons reçus se confondent et donnent un son qui dure plus longtemps et s’atténue peu à peu.
On parle d’écho lorsque le décalage temporel entre deux réceptions d’un même son est suffisamment grand pour
que l’on entende deux sons distincts et non pas un seul son « allongé » comme dans le cas de la réverbération.
3/
Quels sont les inconvénients d’une pièce présentant une durée de réverbération trop grande ?
Dans une pièce ayant une réverbération trop grande, les sons se confondent et se mélangent. Cela peut être
un effet recherché pour de la musique, mais rend l’écoute de langage parlé très difficile car les phonèmes se
mélangent les uns aux autres. On dit généralement que la pièce « résonne ».
4/
A partir de quelle taille une salle peut présenter théoriquement une réverbération gênante ?
Le décalage temporel entre les instants de réception d’un même son ne doit pas excéder 10 ms, sinon le
phénomène est clairement perçu par l’oreille et devient gênant. Comme le son se propage dans l’air à la
vitesse de 340 m/s, il ne faut pas qu’il parcourt plus de 34 m, ce qui correspond à un aller – retour de 17
mètres. Il ne faut donc pas qu’une pièce atteigne les 17 mètres de long.
5/
Comment peut-on expliquer qu’une petite pièce présente tout de même une réverbération gênante ?
Le calcul précédent a été effectué en ne considérant qu’une réflexion (un seul aller – retour), mais si les murs
sont très peu absorbants, il peut y avoir plusieurs réflexions successives, et le son peut alors parcourir les 34
mètres dans une pièce beaucoup plus petite.
6/
Quels sont les inconvénients d’une pièce ne présentant aucune réverbération ?
Dans une pièce ne présentant aucune réverbération, les sons ne s’allongent pas et cela donne une impression
de son peu riche, sans relief, comme en plein air. Les sons sont intelligibles car ils ne se mélangent pas mais
ne sont pas très agréables à l’oreille.
7/
Comment peut-on limiter la réverbération d’une pièce ?
On peut limiter la réverbération d’une pièce en couvrant ses parois de matériaux absorbants ou en adaptant sa
forme, en évitant en particulier les grandes surfaces qui se font face.
8/
La durée de réverbération dépend-elle de la fréquence du son ?
Le document n°3 montre que la durée de réverbération dépend de la fréquence dans une salle à forte
réverbération mais pas (ou très peu) dans une salle à faible réverbération. En effet, lorsque la réverbération
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est forte, comme c’est le cas dans les églises par exemple, la réverbération est beaucoup plus grande pour les
sons graves que pour les sons aigus (jusqu’à 3 fois plus pour notre Dame de Paris) alors que lorsque la
réverbération est faible, elle l’est pour toutes les fréquences et la différence entre sons graves et aigus est
alors ténue.
9/
Compare les durées de réverbération de Notre de Dame de Paris et de l’opéra de la Bastille et
argumente en tenant compte de l’utilisation de chacune des deux salles.
L’opéra Bastille est une salle de spectacle, il est donc nécessaire qu’il y ait un peu de réverbération pour que
les sons soient riches et agréables, mais pas trop afin de ne pas perturber l’écoute. En outre, il est
indispensable que la réverbération soit la même pour toutes les fréquences afin que le son perçu corresponde
bien au son émis. Dans une église en revanche, la qualité acoustique n’est pas recherchée. Au contraire, une
grande durée de réverbération confère au lieu un caractère mystérieux et participe à l’ambiance majestueuse
et sacrée du bâtiment.
II -
Etude expérimentale
Elaborer un protocole expérimental permettant de mesurer la durée de réverbération de la salle EXAO
(salle 51) et de la comparer à celle de la salle de TP de Chimie (salle 55). Conclure quant aux qualités
acoustiques des deux salles.
1.
Préparation du dispositif
Placer un haut-parleur alimenté par un GBF sur une table de manière à émettre des sons vers le haut. A
proximité du haut-parleur, placer un sonomètre lui aussi dirigé vers le haut.
Mettre le haut-parleur et le sonomètre sous tension et noter le niveau sonore en marche. Vérifier que la
différence de niveau sonore entre un instant où le haut-parleur émet des sons et un instant où il n’en émet
pas est supérieure à 60 dB.
Relier le sonomètre à une interface d’acquisition et à un ordinateur muni d’un logiciel de traitement des
données.
2.
Manipulation
Paramétrer le logiciel comme suit : durée d’acquisition de 8,0 secondes et nombre de points égal à 500.
GBF en marche, lancer l’acquisition puis, après 3 à 4 secondes, éteindre le GBF.
3.
Résultats obtenus
Salle 51
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Salle 55
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La différence de niveau sonore entre les instants « haut-parleur en marche » et « haut-parleur silencieux »
n’est que de 14 dB environ dans notre cas, car le haut-parleur n’est pas très puissant et la rue qui jouxte le
lycée bruyante (nous passons de 72 dB environ à 58 dB). Nous ne pouvons donc pas déterminer de temps de
réverbération à - 60 dB comme le veut la définition.
En revanche, nous pouvons comparer les réverbérations des deux pièces en mesurant des temps de
réverbérations à - 10 dB :
pour la salle 51, la mesure au pointeur donne TR10 = 0,18 s (voir annexe page suivante).
pour la salle 55, la mesure au pointeur donne TR10 = 0,94 s (voir annexe page suivante).
Nous observons alors une forte différence dans les temps de réverbérations des deux salles puisque TR10 de
la salle 55 est six fois supérieur à TR10 de la salle 51. Ce résultat est cohérent avec notre sensation auditive,
puisque la salle 51 est une salle EXAO comportant des rideaux et davantage de mobilier, où l’acoustique est
assez bonne, alors que la salle 55 est un laboratoire de chimie très bruyant, sans rideaux et où les surfaces des
murs et des paillasses favorisent la réverbération.
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Annexe : acquisitions réalisées dans les deux salles
En ordonnée, 100 mV correspond à 1 dB (et donc - 0,1 V correspond à une baisse de 10 dB).
Document n°1 : acquisition réalisée en salle 51 (EXAO)
Document n°2 : acquisition réalisée en salle 55 (laboratoire de chimie)
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